專利名稱：測量心電圖和呼吸的裝置及方法
測量心電圖和呼吸的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種病人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，特別是連續(xù)監(jiān)測病人心臟和呼吸速率的裝置和方法。
背景技術(shù)：
通常來說，病人監(jiān)護(hù)儀可通過檢測心電信號和病人呼吸率來監(jiān)測病人的心臟狀 態(tài)。使心肌泵血的電波產(chǎn)生的電壓可通過粘在病人皮膚上的電極檢測到。在心臟不同位置 的電極測量心臟肌肉不同部分的運(yùn)動。一個ECG信號表示不同方向上電極對(導(dǎo)聯(lián))之間 的電壓。因此，ECG信號用于識別心臟的總體節(jié)律以及心臟不同部位出現(xiàn)的異常情況。一些技術(shù)用于從ECG導(dǎo)聯(lián)中得到呼吸信號。例如，在ECG信號中檢測到的RR間隔 中的逐搏變化，這種變化可能是由于呼吸的竇性不規(guī)則節(jié)律產(chǎn)生的。其它技術(shù)可能包括通 過計(jì)算兩個不同導(dǎo)聯(lián)上的QRS復(fù)合波的面積比或者推算連續(xù)心電向量環(huán)的方向改變來得 到呼吸速率。其它常規(guī)的技術(shù)是用ECG電極測量胸電阻信號。這種方法通過測量電阻得到 的病人呼吸速率，這種電阻測量和ECG信號是分開的。胸阻抗測量呼吸法包括在ECG電極上 加入高頻電流并且測量由于呼吸帶來的阻抗的變化。然而，較基阻而言，由呼吸產(chǎn)生的阻抗 變化是比較小的。例如，一個正常的基礎(chǔ)電阻大概是1千歐姆到2千歐姆之間。但是，由于 呼吸導(dǎo)致的電阻變化大概是0. 5歐姆到1歐姆之間。此外，由于人體活動(如病人移動、 哭泣，和/或喂食)帶來的阻抗變化非常大，有可能與目標(biāo)信號有相同等級的幅度大小。因 此，胸阻抗法測量呼吸很難用于小孩和嬰兒。此外，施加高頻電流可能影響特定的心臟起搏 器和使用生物阻抗技術(shù)的非侵入式心輸出的測量。更進(jìn)一步來說，由于心搏帶來的阻抗變 化有時可能會被錯誤的檢測為是呼吸。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決以上的技術(shù)問題，提供了一種病人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。一種病人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)包括多個ECG導(dǎo)聯(lián)通道，ECG導(dǎo)聯(lián)通道與連接在病人身上的多 個ECG電極進(jìn)行通信；ECG呼吸組件，ECG呼吸組件基于ECG導(dǎo)聯(lián)通道檢測到的信號變化量 得到第一呼吸信號；壓力檢測通道，壓力檢測通道與附著在病人身上的壓力傳感器進(jìn)行通 訊；壓力呼吸組件，壓力呼吸組件基于壓力檢測通道檢測到的壓力變化量得到第二呼吸信 號；呼吸決策邏輯模塊，呼吸決策邏輯模塊根據(jù)各個信號的質(zhì)量選擇第一呼吸信號和第二 呼吸信號中的至少一個，得到呼吸速率；顯示器，所述顯示器顯示呼吸速率的標(biāo)識。優(yōu)選的方案還包括呼吸報(bào)警裝置，呼吸報(bào)警裝置將呼吸決策邏輯模塊得到的呼吸 速率和設(shè)定的呼吸速率閾值進(jìn)行比較，并基于比較結(jié)果提供報(bào)警提示。優(yōu)選的方案還包括第一呼吸信號質(zhì)量檢測組件，得到對應(yīng)于第一呼吸信號的第 一信號質(zhì)量；第二呼吸信號質(zhì)量檢測組件，得到對應(yīng)于第二呼吸信號的第二信號質(zhì)量；其 中，呼吸決策邏輯模塊根據(jù)第一信號質(zhì)量和第二信號質(zhì)量，選擇第一呼吸信號和第二呼吸 信號中的至少一個來得到呼吸速率。
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另一優(yōu)選的方案進(jìn)一步包括用于檢測ECG信號的ECG電極，其中ECG信號與使心 肌泵血的電波相關(guān)聯(lián)，ECG電極還用于固定壓力傳感器到病人身體。本文還公開了一種監(jiān)控病人呼吸速率的方法，包括^fgfECG電極和壓力傳感 器連接在病人身上；根據(jù)連接在病人身上的ECG電極檢測的信號變化量，得到第一呼吸信 號；根據(jù)連接在病人身上的壓力傳感器檢測的壓力變化量，得到第二呼吸信號；根據(jù)各個 信號的質(zhì)量，選擇第一呼吸信號和第二呼吸信號中的至少一個；根據(jù)所選擇的信號，計(jì)算得 到呼吸速率；顯示表示呼吸速率的標(biāo)記。優(yōu)選的方案是所述根據(jù)各個信號的質(zhì)量，選擇第一呼吸信號和第二呼吸信號中的 至少一個的步驟包括判定對應(yīng)于第一呼吸信號的第一信號質(zhì)量；判定對應(yīng)于第二呼吸信 號的第二信號質(zhì)量，根據(jù)第一信號質(zhì)量和第二信號質(zhì)量選擇最好質(zhì)量的信號。本文還公開了一種病人監(jiān)護(hù)儀包括第一呼吸信號計(jì)算模塊，根據(jù)多個連接在病 人身上的ECG電極檢測到的信號變化量計(jì)算第一呼吸信號；第二呼吸信號計(jì)算模塊，根據(jù) 連接在病人身上的壓力傳感器檢測到的壓力變化量計(jì)算第二呼吸信號；選擇信號模塊，根 據(jù)各個信號的質(zhì)量在第一呼吸信號和第二呼吸信號中至少選擇一個信號；呼吸速率計(jì)算模 塊，通過所選的信號計(jì)算呼吸速率；顯示模塊，顯示表示呼吸速率的標(biāo)記。本文還公開了一種測量病人電子信號和物理運(yùn)動的集成裝置，該集成裝置包括 主體，主體包括上表面和下表面；導(dǎo)電的粘性物質(zhì)，粘性物質(zhì)覆蓋集成模塊的下表面的至少 一部分使其臨時的固定到病人的皮膚上；導(dǎo)電的導(dǎo)聯(lián)附件，導(dǎo)聯(lián)附件穿過主體的上表面到 達(dá)下表面，提供病人皮膚和一個ECG導(dǎo)聯(lián)通道之間的電傳導(dǎo)；壓力膠囊固定在主體上表面 的下方，壓力膠囊對應(yīng)于所施加的壓力的變化；壓力傳輸管連接壓力膠囊，將壓力膠囊內(nèi)的 壓力變化傳輸給壓力換能器。本方案通過增加壓力傳感器測量呼吸的通道，選取質(zhì)量較好的信號，提高了測量 呼吸速率的可靠性。

根據(jù)下述參考附圖，本發(fā)明其它的特性和優(yōu)點(diǎn)將在后續(xù)的優(yōu)選實(shí)施方案中詳細(xì)說 明。圖IA是實(shí)施例的測量呼吸的壓力傳感器的俯視圖；圖IB是實(shí)施例的測量呼吸的壓力傳感器的側(cè)視圖；圖2是實(shí)施例中病人通過多個ECG電極連接監(jiān)護(hù)儀的示意圖；圖3A是實(shí)施例中底部帶有壓力膠囊的粘性的ECG電極的俯視圖；圖3B是圖3A的ECG電極的側(cè)視圖；圖4A是實(shí)施例中用來測量病人的電信號和物理運(yùn)動的集成模塊的俯視圖；圖4B是圖4A的集成模塊的側(cè)視圖；圖5是實(shí)施例中監(jiān)測ECG信號和病人呼吸的系統(tǒng)的簡易方塊圖。
具體實(shí)施方式下面通過具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖1至圖5作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供了監(jiān)測心電(ECG)圖信號和呼吸速率的系統(tǒng)和方法。
在一個實(shí)施例中，監(jiān)測病人呼吸速率的方法包括在病人身上設(shè)置ECG電極和病人 壓力傳感器，根據(jù)監(jiān)測設(shè)置在病人身上的ECG電極得到的信號變化量得到第一呼吸信號， 根據(jù)監(jiān)測病人身上的壓力傳感器的壓力變化計(jì)得到第二呼吸信號。方法還包括根據(jù)各自信 號的質(zhì)量從第一呼吸信號和第二呼吸信號中挑選至少一個信號并根據(jù)這個信號得到呼吸 速率。方法還包括顯示表示呼吸速率的標(biāo)記。在某些實(shí)施例中，方法還包括顯示帶有表示 呼吸速率標(biāo)記的心電圖。在某一實(shí)施例中，一個用于測量病人身上電信號和物理運(yùn)動的集成模塊包括一 個帶有上表面和下表面的主體；一個粘性物質(zhì)，其覆蓋集成模塊的下表面的至少一部分使 其臨時的固定到病人的皮膚上；和一個穿過主體的上表面到達(dá)下表面導(dǎo)電的導(dǎo)聯(lián)附件(按 扣)，導(dǎo)聯(lián)附件提供病人皮膚和心電(ECG)電極之間的電傳導(dǎo)。集成模塊還包括固定在主體 上表面下的壓力膠囊。壓力膠囊用來檢測對應(yīng)位置的壓力變化情況。集成模塊還包括連接 壓力膠囊的壓力傳輸管，壓力傳輸管將壓力膠囊的壓力變化傳輸給一個壓力換能器。在如下實(shí)施例中，具體公開了使用ECG電極和病人身上壓力傳感器得到的信號監(jiān) 測呼吸速率的方法。通過附著在身體上的銀/氯化銀電極得到ECG信號?？梢源蛴』蛘唢@示ECG信號 來監(jiān)測病人的心率和/或識別心臟肌肉不同部分的問題。ECG電極也可以用來得到表示病 人呼吸速率的“ECG呼吸信號”。如上所述，ECG呼吸信號是基于分析ECG信號得到的。在 其它的實(shí)施方式中，ECG電極也可以用胸阻抗法測量呼吸法來得到ECG呼吸信號。壓力傳感器用于得到“壓力呼吸信號”。例如，壓力膠囊或者應(yīng)變儀設(shè)置于病人的 腹部。壓力膠囊或者應(yīng)變儀測得的壓力變化反應(yīng)了呼吸時的腹部運(yùn)動。因此，壓力膠囊或 者應(yīng)變儀測得的壓力變化用于得到呼吸速率。在某實(shí)施例中，在一個或者多個ECG電極下 設(shè)置一個或者多個壓力傳感器。例如，一個壓力傳感器通過一個ECG電極固定在病人身上， 這個壓力傳感器設(shè)置在腹部的下端用于檢測腹部的呼吸運(yùn)動。壓力傳感器通過ECG電極固 定在病人身上，ECG電極需要足夠大，使壓力傳感器固定在適當(dāng)位置，同時使得與病人的皮 膚有足夠的電接觸來測量ECG信號和/或胸阻抗信號。這可以通過使用大的單電極片來實(shí) 現(xiàn)，單電極片上的壓力傳感器并不阻礙電極和病人皮膚之間的電接觸；也可以使用一個多 電極片來實(shí)現(xiàn)，多電極片上的壓力傳感器固定在病人身上，同時多電極片中的至少一個電 極持續(xù)提供與病人皮膚之間的電接觸。在另一實(shí)施例中，一個集成模塊附著在病人身體上，測量電信號和物理運(yùn)動(例 如，由于呼吸導(dǎo)致的壓力變化)。集成模塊包括一個壓力傳感器和一個連接在ECG導(dǎo)聯(lián)上的 電極。因此，集成模塊即可以獲得壓力呼吸信號和也可以獲得ECG呼吸信號。參考附圖本文公開的實(shí)施例將更好理解，其中相同的部件用相同的數(shù)字表示。在 下述描述中，將提供大量的具體細(xì)節(jié)描述以便于理解此處所述的實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人 員會發(fā)現(xiàn)其中的一個或多個具體的細(xì)節(jié)或許可以省略掉，或者可以采用別的方法、部件或 材料來代替。在一些情況下，一些操作沒有詳細(xì)的展示或者描述。此外，所描述的特征、操作 或者特點(diǎn)可以在一個或者多個實(shí)施例中以適當(dāng)?shù)姆绞交旌鲜褂?。很容易理解的是，?shí)施例 中所公開的步驟、方法的順序是可以改變的，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也是顯而易見的。因 此，除非是特別聲明了需要順序進(jìn)行，否則任何附圖和細(xì)節(jié)描述的順序僅是為了說明的目 的并不暗示這是必需的順序。實(shí)施例中包括了各種不同的步驟，它們都是包含在通用計(jì)算機(jī)或者特種計(jì)算機(jī)(或者其它電子儀器)的機(jī)器可執(zhí)行指令中被執(zhí)行。另外，步驟也可以 由硬件部件完成，所述硬件部件包括執(zhí)行特定邏輯的步驟或者硬件、軟件以及固件的組合。 實(shí)施方案可以以電腦程序產(chǎn)品的形式提供，電腦程序產(chǎn)品包括存儲操作指令的機(jī)器可讀介 質(zhì)，計(jì)算機(jī)通過執(zhí)行所述操作指令完成所描述的程序。機(jī)器可讀介質(zhì)包括但不限于硬盤驅(qū) 動器，軟盤，光盤，CD-ROMs，DVD-ROMs, ROMs, RAMs, EPROMs, EEPROMs，磁或者光卡，固體存貯 器，或者其它類型的適用于存儲電子指令的媒介/電腦可讀介質(zhì)。圖IA為壓力傳感器100的俯視圖，圖IB為壓力傳感器100的側(cè)視圖，根據(jù)實(shí)施例 所述壓力傳感器100用于獲得壓力呼吸信號。壓力傳感器100包括壓力膠囊110和壓力傳 輸管112。壓力傳感器100還可以包括中空的氣囊或者氣球。在實(shí)施例中，壓力膠囊110的 直徑大約是18毫米，大約高4毫米。盡管如此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該從本文公開的內(nèi)容中理 解到這些尺寸只是為了舉例子，壓力膠囊110可以根據(jù)特定的情況設(shè)置大小?？梢詮奈墨I(xiàn) Viomedix Limited of Gordon Road, Buxted, Uckfield, East Sussex TN224LH(UK)中找至Ij 合適的壓力膠囊110和壓力傳輸管112。在實(shí)施例中，壓力膠囊110包括一個的塑料物質(zhì)，當(dāng)固定在病人身上時這個塑料 物質(zhì)用于對呼吸運(yùn)動產(chǎn)生響應(yīng)。例如，壓力膠囊110可能被附著在病人的腹部或者胸部，呼 吸會引起壓力膠囊110內(nèi)壓力的變化。壓力膠囊110的塑料物質(zhì)可能非常薄，壓力膠囊110 還可能包括一個類似于海綿或者其它材料的抵消病人運(yùn)動的偏動裝置。壓力傳輸管112的 近端113連接壓力膠囊110。壓力傳輸管112是中空的，并且可能包括塑料材料。壓力傳輸 管112的遠(yuǎn)端114用來連接病人監(jiān)護(hù)儀的壓力測量通道，下面會詳細(xì)說明。例如，壓力傳輸 管112的遠(yuǎn)端114可以連接到病人監(jiān)護(hù)儀的無創(chuàng)血壓端口。在一實(shí)施例中，壓力傳輸管112包括一個比壓力膠囊110所用塑料厚的塑料，這樣 在正常操做過程中壓在壓力傳輸管112上的壓力就不會明顯影響壓力膠囊110的壓力變 化。壓力傳感器100的壓力主要取決于壓力膠囊110和壓力傳輸管112內(nèi)的空氣量的大小。 因此，一般選取對運(yùn)動的敏感度好于壓力傳輸管112材料的物質(zhì)作為壓力膠囊110的材料。 此外，過長的壓力傳輸管112會導(dǎo)致壓力膠囊110內(nèi)壓力的變化不易被監(jiān)測到。因此，在某 些實(shí)施例中，需要選取合適的壓力傳輸管112長度，以使在呼吸過程中施加在壓力膠囊110 的壓力的變化情況可以被檢測到。當(dāng)壓力膠囊110固定在病人的腹部壁上時，呼吸過程帶來的腹部運(yùn)動導(dǎo)致壓力膠 囊110壓縮和還原。壓力膠囊110壓縮和還原導(dǎo)致壓力膠囊110內(nèi)壓力的變化。壓力的變 化通過壓力傳輸管112傳遞到病人監(jiān)護(hù)儀的測量通道。如下所述，監(jiān)護(hù)儀的壓力測量通道 包括能把壓力轉(zhuǎn)化為電信號的壓力換能器。這種壓力信號代表了呼吸的情況(例如壓力呼 吸信號)，可以用于得到呼吸速率和/或確定呼吸的停止。在一實(shí)施例中，病人監(jiān)護(hù)儀包括 用于計(jì)算呼吸速率信息的壓力通道內(nèi)的校正軟件。如圖2所示，實(shí)施例中病人210通過電極216，218，220，222，224和病人監(jiān)護(hù)儀214 相連。ECG電極216，218，220，222，224通過各自的ECG導(dǎo)聯(lián)227連接病人監(jiān)護(hù)儀214的各 自的ECG導(dǎo)聯(lián)通道225。病人監(jiān)護(hù)儀214包括顯示器226，顯示器226用來顯示ECG導(dǎo)聯(lián) 227提供的ECG信號228。如圖2所示的例子中為5導(dǎo)聯(lián)設(shè)置，技術(shù)人員可以從所公開的內(nèi) 容中得知還可以使用其它的導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，例如，12導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，6導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)或者3導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)。如圖2所示，在一實(shí)施例中，ECG電極組中的一個電極222固定在了壓力傳感器100在病人身上。例如，如圖IA和圖IB所示的壓力膠囊110設(shè)置在電極222的下面，或者 如下面所描述的集成在電極222中。在圖2中壓力膠囊110設(shè)置在ECG電極222的下面或 者集成在其中，ECG電極222設(shè)置在病人210的下腹部。盡管如此，技術(shù)人員仍可以通過此 處所公開的內(nèi)容得知，壓力膠囊110也可以設(shè)置在ECG電極216，218，220，222，224的下面 或者集成在其中，而且也可以使用多個壓力膠囊110。從ECG電極222中延伸出來的壓力傳輸管112連接病人監(jiān)護(hù)儀214的壓力測量通 道230。壓力測量通道230可以包括壓力換能器(圖中未表示)，壓力換能器將壓力傳感器 的壓力變化轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于病人呼吸速率的電子壓力呼吸信號。除了測量ECG信號228夕卜， 某些ECG電極對(典型的如ECG電極216和222，或者216和218)也用于測量和病人呼吸 速率相關(guān)的ECG呼吸信號。詳細(xì)描述如下，病人監(jiān)護(hù)儀214通過分析ECG呼吸信號和壓力 呼吸信號得到病人的呼吸速率。顯示器226顯示出對應(yīng)于測得的呼吸波形232。波形232 還包括一系列病人呼吸的時間(如圖2所示的一系列波峰所表示)。此外，或者在其它實(shí)施 例中，顯示器226還可以顯示所得到的呼吸速率的數(shù)值(未顯示)。圖3A所示為實(shí)施例底部帶有壓力膠囊110的粘性的ECG電極222的俯視圖。圖 3B為實(shí)施例底部帶有壓力膠囊110的ECG電極222的側(cè)視圖。ECG電極222包括主體310， 導(dǎo)電的導(dǎo)聯(lián)附件312，其中導(dǎo)聯(lián)附件312穿過插入孔314進(jìn)入主體310，導(dǎo)電膏313提供導(dǎo) 聯(lián)附件312和病人身體210之間的電接觸，和用于將ECG電極222粘在病人身體210上的 粘性物質(zhì)316。技術(shù)人員通過本文公開的內(nèi)容，可以知道在某些實(shí)施方案中粘性物質(zhì)316 可以是導(dǎo)電的，以此來減少ECG電極的阻抗。導(dǎo)聯(lián)附件312用于連接ECG導(dǎo)聯(lián)227，以此將 ECG信號傳給病人監(jiān)護(hù)儀214。如圖3B所示，壓力膠囊110設(shè)置在ECG電極222的下面，這 樣就可以被主體310和粘性物質(zhì)316固定在病人210的皮膚上。在另一實(shí)施例中，ECG電極和壓力傳感器集成在一個裝置中。例如圖4A為集成裝 置400的俯視圖，在實(shí)施例中，集成裝置400用于測量病人的電子信號和物理運(yùn)動。圖4B是 集成裝置400的側(cè)視圖。集成裝置400包括主體310，主體310包含柔韌的為非導(dǎo)電材料。 主體310包括ECG部分410和壓力部分412。ECG部分410包括導(dǎo)電的導(dǎo)聯(lián)附件312，導(dǎo)聯(lián) 附件312通過插入孔314插入主體310。如上所述，導(dǎo)聯(lián)附件312用于與病人210產(chǎn)生電 接觸(例如通過如圖3上的導(dǎo)電膏313)。壓力部分412包括壓力傳感器100。壓力傳感器 100可以包括嵌入在主體310表面414下的壓力膠囊110，和壓力傳輸管112，壓力傳輸管 112通過主體的上表面414上的孔從壓力膠囊110延伸出來。壓力傳感器110被粘在身體 310上或者被貼在在身體310上。集成裝置400包括用于將集成裝置400粘在病人210皮 膚上的粘性物質(zhì)316。如上所述，在某些實(shí)施例中，粘性物質(zhì)316可以是導(dǎo)電的。集成裝置 400可以包括可以揭開的襯墊416，當(dāng)需要將集成裝置400貼在病人210身上時，使用者可 以揭掉襯墊416露出粘性物質(zhì)316。集成裝置400的主體310的形狀如圖4A所示，這樣使 用者就可以將集成裝置400貼在病人210的皮膚上，同時集成裝置400的ECG部分410和 壓力部分412分開足夠距離。因此，在使用過程中，導(dǎo)電的導(dǎo)聯(lián)附件312和壓力膠囊110都 被適當(dāng)?shù)墓潭ㄔ诓∪?10上，而且ECG導(dǎo)聯(lián)227和壓力傳輸管112不相互干擾。技術(shù)人員 通過本文公開的內(nèi)容可知集成裝置400的主體310可以為任何形狀。在某些實(shí)施方案中， 集成裝置400是一次性使用的。圖5為一個實(shí)施例的監(jiān)控ECG信號和病人呼吸的系統(tǒng)的簡易方塊圖。系統(tǒng)500包括多個電連接到ECG導(dǎo)聯(lián)227的接收組件512，接收組件512與存儲器514、交互組件516、 ECG組件530和顯示器538進(jìn)行通訊。ECG導(dǎo)聯(lián)227用于連接各自對應(yīng)的ECG電極并測量 ECG信號，ECG電極貼在病人210上(見圖2)。舉例，接收組件512可包括放大組件522， 放大組件522用于放大導(dǎo)聯(lián)227檢測到的ECG信號，濾波組件524，濾波組件524用于去除 ECG信號中的不良噪聲，模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器526，其用于通過系統(tǒng)總線528向如下設(shè)備 提供轉(zhuǎn)換后的ECG信號，如存儲器514、交互組件516、ECG組件530和顯示器538。如圖5 所示，系統(tǒng)500還包括連接ECG導(dǎo)聯(lián)227的ECG呼吸組件532。ECG呼吸組件532基于ECG 導(dǎo)聯(lián)227檢測的信號產(chǎn)生ECG呼吸信號。ECG呼吸組件532向ECG呼吸信號質(zhì)量檢測組件 533提供ECG呼吸信號。ECG呼吸信號質(zhì)量檢測組件533對ECG呼吸信號進(jìn)行質(zhì)量檢測。在 一實(shí)施例中，ECG呼吸組件532用于測定病人的胸呼吸阻抗。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知使用 已知的技術(shù)利用ECG呼吸組件532測定病人的胸呼吸阻抗，例如，向ECG導(dǎo)聯(lián)227的其中一 個施加高頻電流，用ECG導(dǎo)聯(lián)227中的另一個或者多個測量高頻電流。如上所述，ECG呼吸 組件532在其它實(shí)施方式中可以基于由呼吸導(dǎo)致的ECG信號的變化產(chǎn)生ECG呼吸信號。系統(tǒng)500還包括與壓力傳輸管112相連的壓力呼吸組件534。壓力呼吸組件534 產(chǎn)生壓力呼吸信號。壓力呼吸組件534包括壓力換能器(圖中未顯示)，壓力換能器將壓力 傳感器100的壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號(壓力呼吸信號)。壓力呼吸組件534提供壓力呼吸 信號給壓力呼吸信號質(zhì)量檢測組件535。壓力呼吸信號質(zhì)量檢測組件535對壓力呼吸信號 進(jìn)行質(zhì)量檢測。ECG呼吸信號質(zhì)量檢測組件533和壓力呼吸信號質(zhì)量檢測組件535可以采用很多 不同的技術(shù)檢測低質(zhì)量信號和/噪聲。例如但不限于，ECG呼吸信號質(zhì)量檢測組件533和 壓力呼吸信號質(zhì)量檢測組件535可能用如下的方法之一或者多個(1)自適應(yīng)移動平均濾 波，長度可變峰值檢測窗，對比檢測到的峰與自適應(yīng)閾值以從呼吸信號峰值中去除噪聲峰， 源自于 R. Lukocius, J. A. Virbalis, J. Daunoras,禾口 A. Vegys 編著的"The RespirationRate Estimation Method based on the Signal Maximums and MinimumsDetection and the Signal Amplitude Evaluation,，，Electronics and ElectricalEngineering, Kaunaus Technologi ja，2008，No. 8 (88)，pp. 51-54 ； (2) J. X. Sun, A. T. Reisner 和 R.G.Mark 在 “A Signal Abnormality Index for Arterial BloodPressure Waveforms, " Computers in Cardiology, 2006，vol. 33，pp. 13-16 ；中介紹的信號異常指數(shù)算法；3) G. D. Clifford, A. Aboukhalil、J. X. Sun、W. Zong、B. A. Janz、G. B. Moody 禾口 R. G. Mark 在"Using the Blood Pressure Waveformto Reduce Critical False ECG Alarms,”Computers in Cardiology, 2006，vol. 33，pp. 829-832 ；中介紹的矯正算法；(4)Q. Li, R. G. Mark，和 G. D. Clifford 在 “Robust Heart Rate Estimation from Multiple Asynchronous Noisy Sourcesusing Signal Quality Indices and a Kalman Filter,，，IOP PhysioIogicalMeasurement, Jan. 2008,29(1), pp. 15-32 ；中介紹的信號質(zhì)量測量指標(biāo)。(5) J. A. Jiang、C. F. Chao, Μ· J. Chiu禾口R. G. Lee在"An Automatic Analysis Methodfor Detecting and Eliminating ECG Artifacts in EEG,，，Computers in Biologyand Medicine, Nov. 2007, Vol. 37, Issue 11，pp. 1660-1671 ；中介紹的ECG偽跡監(jiān)測方法；和/或(6)由dePinto在美國專利 No. 5，983，127中介紹的噪音和偽跡監(jiān)測方法。技術(shù)人員從本文的公開內(nèi)容可以得知如上述 參考文獻(xiàn)中所討論的在物理信號中的噪聲和偽跡監(jiān)測方法也可以應(yīng)用在如下討論的呼吸
10信號中。此外，技術(shù)人員從如下的公開的內(nèi)容中可以知道ECG呼吸信號質(zhì)量檢測組件533 和壓力呼吸信號質(zhì)量檢測組件535可以采用其它已知的噪聲和/或偽跡監(jiān)測方法去判斷各 自呼吸信號的質(zhì)量。系統(tǒng)500包括呼吸決策邏輯模塊536，呼吸決策邏輯模塊536依據(jù)ECG呼吸信號和 /或壓力呼吸信號計(jì)算病人的呼吸速率。ECG呼吸信號質(zhì)量檢測組件533提供ECG呼吸信 號和ECG呼吸信號的質(zhì)量指標(biāo)給呼吸決策邏輯模塊536。類似地，壓力呼吸信號質(zhì)量檢測組 件535提供壓力呼吸信號和壓力呼吸信號的質(zhì)量指標(biāo)給呼吸決策邏輯模塊536?；诟髯?的信號質(zhì)量指標(biāo)，呼吸決策邏輯模塊536決定是否使用ECG呼吸信號、壓力呼吸信號或者以 上兩者的混合去計(jì)算病人的呼吸速率。例如，ECG呼吸信號質(zhì)量檢測組件533可以顯示ECG 呼吸信號是噪聲還是包含了過多的缺陷，而壓力呼吸信號質(zhì)量檢測組件535則可以顯示壓 力呼吸信號的質(zhì)量是否可以接受。在這種情況下，呼吸決策邏輯模塊536將使用壓力呼吸 信號去決定病人的呼吸速率。類似地，假如ECG呼吸信號的質(zhì)量可以接受而且壓力呼吸信 號的質(zhì)量很差，呼吸決策邏輯模塊536將使用ECG呼吸信號去決定病人的呼吸速率。在一個實(shí)施例中，假如ECG呼吸信號和壓力呼吸信號的質(zhì)量都可以接受，那么呼 吸決策邏輯模塊536將選擇其中的一個呼吸信號來計(jì)算病人的呼吸速率。在另一個實(shí)施例 中，假如ECG呼吸信號和壓力呼吸信號的質(zhì)量都可以接受，那么呼吸決策邏輯模塊536將選 擇信號質(zhì)量最好的呼吸信號來計(jì)算病人的呼吸速率。在另一實(shí)施例中，假如ECG呼吸信號 和壓力呼吸信號的質(zhì)量都可以接受，那么呼吸決策邏輯模塊536將選擇通過兩個呼吸信號 來計(jì)算病人的呼吸速率。例如，可以選取從兩個信號算出的呼吸速率的平均值作為呼吸速 率。在某些情況下，假如兩種信號算出來的呼吸速率差別小于10%到15%，則呼吸速率由 兩個呼吸信號的平均值來得到。在一實(shí)個施例中，假如ECG呼吸信號和壓力呼吸信號的質(zhì) 量都不可以接受，則病人的呼吸速率不會被計(jì)算和/或顯示，直到從任意一個源頭接收到 一個質(zhì)量可以接受的呼吸信號為止。呼吸決策邏輯模塊536連接到總線528，這樣它就可以 向以下部件提供計(jì)算得到的呼吸速率和/或波形228，如存儲器514、交互組件516和/或 顯示器538。在一實(shí)施例中，當(dāng)顯示器538顯示ECG信號時，系統(tǒng)500允許臨床醫(yī)生選擇顯示對 應(yīng)于一個或者多個導(dǎo)聯(lián)的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)500也允許臨床醫(yī)生在顯示器538上顯示病人的呼吸 速率和/或代表病人呼吸的波形232。在某些實(shí)施方案中，系統(tǒng)500還包括呼吸報(bào)警裝置540，呼吸報(bào)警裝置540將呼吸 決策邏輯模塊536得到的呼吸速率和一個或者多個呼吸閾值條件進(jìn)行比較。例如，設(shè)置一 個高呼吸速率閾值和一個低呼吸速率閾值。假如計(jì)算得到的呼吸速率等于或者超過高呼吸 速率閾值，則呼吸報(bào)警裝置540給出報(bào)警提示。類似地，假如計(jì)算得到的呼吸速率等于或者 小于低呼吸速率閾值，則呼吸報(bào)警裝置540給出報(bào)警提示。呼吸報(bào)警裝置540給出報(bào)警提 示可以采用如下方法，例如，在顯示器538上顯示報(bào)警標(biāo)志和/或發(fā)出聲音報(bào)警。ECG組件530、ECG呼吸組件532、壓力呼吸組件534和呼吸決策邏輯模塊536也可 以采用一個特殊的專用處理器來實(shí)現(xiàn)本文所描述的相關(guān)工作流程。在其它實(shí)施例中，這些 組件也可以采用一個通用處理器去執(zhí)行電腦的可執(zhí)行指令(例如存貯在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì) 中(如存儲器514))，以此來實(shí)現(xiàn)本文所表述的相關(guān)工作流程。此外或在其它實(shí)施例中，這 些裝置可以連接在自己有顯示器的主機(jī)上(未顯示)。主機(jī)可以包括執(zhí)行本文所述工作流程的可執(zhí)行指令。這些電腦在某些實(shí)施例中可用于提供遠(yuǎn)程病人監(jiān)護(hù)。
對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下， 還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明的保護(hù) 范圍不僅僅由權(quán)利要求的文字決定。
權(quán)利要求
一種病人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)包括多個ECG導(dǎo)聯(lián)通道，所述ECG導(dǎo)聯(lián)通道與連接在病人身上的多個ECG電極進(jìn)行通信；ECG呼吸組件，所述ECG呼吸組件基于所述ECG導(dǎo)聯(lián)通道檢測到的信號變化量，得到第一呼吸信號；壓力檢測通道，所述壓力檢測通道與附著在病人身上的壓力傳感器進(jìn)行通訊；壓力呼吸組件，所述壓力呼吸組件基于所述壓力檢測通道檢測到的壓力變化量，得到第二呼吸信號；呼吸決策邏輯模塊，所述呼吸決策邏輯模塊根據(jù)各個信號的質(zhì)量選擇第一呼吸信號和第二呼吸信號中的至少一個，得到呼吸速率；顯示器，所述顯示器顯示所述呼吸速率的標(biāo)識。
2.如權(quán)利要求1所述的病人監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)，其特征在于，還包括呼吸報(bào)警裝置，所述呼吸 報(bào)警裝置將呼吸決策邏輯模塊得到的呼吸速率和設(shè)定的呼吸速率閾值進(jìn)行比較，并基于比 較結(jié)果提供報(bào)警提示。
3.如權(quán)利要求1或2所述的病人監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)，其特征在于，還包括 第一呼吸信號質(zhì)量檢測組件，得到對應(yīng)于第一呼吸信號的第一信號質(zhì)量； 第二呼吸信號質(zhì)量檢測組件，得到對應(yīng)于第二呼吸信號的第二信號質(zhì)量；其中，呼吸決策邏輯模塊根據(jù)第一信號質(zhì)量和第二信號質(zhì)量，選擇第一呼吸信號和第 二呼吸信號中的至少一個來得到呼吸速率。
4.如權(quán)利要求1至3所述的任一病人監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括用于檢測 ECG信號的ECG電極，所述ECG電極還用于固定壓力傳感器到病人身體。
5.如權(quán)利要求1所述的病人監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)，其特征在于，還進(jìn)一步包括集成裝置，所述集 成裝置用于測量病人的電信號和物理運(yùn)動，集成裝置包括主體，包括上表面和下表面；導(dǎo)電的粘性物質(zhì)，覆蓋所述集成模塊的下表面的至少一部分使集成裝置臨時的固定到 病人的皮膚上；導(dǎo)電的導(dǎo)聯(lián)附件，所述導(dǎo)聯(lián)附件穿過主體的上表面到達(dá)下表面，提供病人皮膚和一個 所述ECG導(dǎo)聯(lián)通道之間的電傳導(dǎo)；壓力膠囊，固定在所述主體上表面的下方，所述壓力膠囊對應(yīng)于所施加的壓力的變化；壓力傳輸管，連接所述壓力膠囊，將所述壓力膠囊內(nèi)的壓力變化傳輸給所述壓力檢測 通道。
6.如權(quán)利要求5所述的病人監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)，其特征在于，所述集成裝置是一次性的。
7.如權(quán)利要求1所述的病人監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感器為壓力膠囊或 者應(yīng)變儀，所述壓力傳感器與ECG電極連接在一起。
8.—種監(jiān)控病人呼吸速率的方法，其特征在于，包括 將多個ECG電極和壓力傳感器連接在病人身上；根據(jù)連接在病人身上的ECG電極檢測的信號變化量，得到第一呼吸信號； 根據(jù)連接在病人身上的壓力傳感器檢測的壓力變化量，得到第二呼吸信號； 根據(jù)各個信號的質(zhì)量，選擇第一呼吸信號和第二呼吸信號中的至少一個；根據(jù)所選擇的信號，計(jì)算得到呼吸速率；顯示表示所述呼吸速率的標(biāo)記。
9.如權(quán)利要求8所述的監(jiān)控病人呼吸速率的方法，其特征在于，所述得到第一呼吸信 號的步驟包括產(chǎn)生兩個或者多個ECG電極之間的阻抗信號；檢測對應(yīng)于病人呼吸的阻抗信號變化量。
10.如權(quán)利要求8所述的監(jiān)控病人呼吸速率的方法，其特征在于，所述得到第一呼吸信 號的步驟包括接收ECG信號，其中所述ECG信號對應(yīng)于使心肌泵血的電波；檢測對應(yīng)于病 人呼吸的所述ECG信號的變化量。
11.如權(quán)利要求8至10所述的任一監(jiān)控病人呼吸速率的方法，其特征在于，所述將多個 ECG電極和壓力傳感器連接在病人身上的步驟包括將在所述壓力傳感器外部的ECG電極的粘性物質(zhì)臨時的固定在病人的皮膚上，其中所 述ECG電極提供與病人皮膚的電接觸。
12.如權(quán)利要求8所述的監(jiān)控病人呼吸速率的方法，其特征在于，所述壓力傳感器集成 在所述多個ECG電極中的一個電極里，其中將多個ECG電極和壓力傳感器連接在病人身上 的步驟包括將集成后的ECG電極和壓力傳感器連接到病人的腹部或者胸部。
13.如權(quán)利要求8至12所述的任一監(jiān)控病人呼吸速率的方法，其特征在于，所述根據(jù)各 個信號的質(zhì)量，選擇第一呼吸信號和第二呼吸信號中的至少一個的步驟包括判定對應(yīng)于 所述第一呼吸信號的第一信號質(zhì)量；判定對應(yīng)于所述第二呼吸信號的第二信號質(zhì)量，根據(jù) 第一信號質(zhì)量和第二信號質(zhì)量選擇最好質(zhì)量的信號。
14.如權(quán)利要求8至12所述的任一監(jiān)控病人呼吸速率的方法，其特征在于，所述其中根 據(jù)各個信號的質(zhì)量，選擇第一呼吸信號和第二呼吸信號中的至少一個的步驟包括判定第 一信號質(zhì)量和第二信號質(zhì)量都是可以接受的水平；基于以上判定，隨機(jī)選擇第一呼吸信號 和第二呼吸信號中的一個。
15.如權(quán)利要求8至12所述的任一監(jiān)控病人呼吸速率的方法，其特征在于，所述其中 根據(jù)各個信號的質(zhì)量，選擇第一呼吸信號和第二呼吸信號的至少一個，以及根據(jù)所選擇的 信號，計(jì)算得到呼吸速率的步驟包括判定第一信號質(zhì)量和第二信號質(zhì)量都是可以接受的 水平；根據(jù)第一呼吸信號計(jì)算得到第一呼吸速率；根據(jù)第二呼吸信號計(jì)算得到第二呼吸速 率；計(jì)算第一呼吸速率和第二呼吸速率的平均值。
16.如權(quán)利要求8至15所述的任一監(jiān)控病人呼吸速率的方法，其特征在于，進(jìn)一步包 括將得到的呼吸速率和呼吸閾值進(jìn)行比較；根據(jù)比較結(jié)果提供報(bào)警提示。
17.一種病人監(jiān)護(hù)儀包括第一呼吸信號計(jì)算模塊，根據(jù)多個連接在病人身上的ECG電 極檢測到的信號變化量計(jì)算第一呼吸信號；第二呼吸信號計(jì)算模塊，根據(jù)連接在病人身上 的壓力傳感器檢測到的壓力變化量計(jì)算第二呼吸信號；選擇信號模塊，根據(jù)各個信號的質(zhì) 量在第一呼吸信號和第二呼吸信號中至少選擇一個信號；呼吸速率計(jì)算模塊，通過所選的信號計(jì)算呼吸速率；顯示模塊，顯示表示所述呼吸速率的標(biāo)記。
18.—種測量病人電子信號和物理運(yùn)動的集成裝置，該集成裝置包括主體，主體包括 上表面和下表面；導(dǎo)電的粘性物質(zhì)，粘性物質(zhì)覆蓋集成模塊的下表面的至少一部分使其臨 時的固定到病人的皮膚上；導(dǎo)電的導(dǎo)聯(lián)附件，導(dǎo)聯(lián)附件穿過主體的上表面到達(dá)下表面，提供 病人皮膚和一個ECG導(dǎo)聯(lián)通道之間的電傳導(dǎo)；壓力膠囊固定在所述主體上表面的下方，壓力膠囊對應(yīng)于所施加的壓力的變化；壓力傳輸管連接所述壓力膠囊，將壓力膠囊內(nèi)的壓力 變化傳輸給壓力換能器。
全文摘要
一種檢測病人呼吸速率的方法包括在病人身體上連接多個心電(ECG)電極和一個壓力傳感器，基于連接在病人身上的ECG電極檢測到的信號變化量計(jì)算第一呼吸信號，基于連接在病人身上的壓力傳感器檢測到的壓力變化計(jì)算第二呼吸信號。方法也包括基于各自信號的質(zhì)量選擇第一呼吸信號和第二呼吸信號中的至少一個來計(jì)算呼吸速率。方法也包括顯示ECG信號和表示呼吸速率的標(biāo)記。
文檔編號A61B5/0402GK101953685SQ20101016667
公開日2011年1月26日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者卡德斯魯·瑞加高帕蘭, 杰克·寶潔 申請人:邁瑞Ds美國有限責(zé)任公司